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唐威华研究组在合作研究禾谷镰孢菌侵染小麦机制中取得新进展

日期:2021-12-07  访问次数:1065

      2021年12月1日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心唐威华团队与中国科学院上海有机化学研究所刘文团队联合在Journal of the American Chemical Society 发表了题为“Biosynthesis of a new fusaoctaxin virulence factor in Fusarium graminearum relies on a distinct path to form a guanidinoacetyl starter unit priming nonribosomal octapeptidyl assembly” 的研究论文,综合运用细胞生物学、代谢分析、转录组分析等研究手段深入解析禾谷镰孢菌fg3_54基因簇功能,发现鉴定了又一新的小麦赤霉病致病因子镰孢菌素B。

  禾谷镰孢菌是引起小麦赤霉病、玉米赤霉茎腐等病害的主要病原真菌,不仅造成农作物减产,还产生单端孢霉烯类致呕毒素DON等有毒的次生代谢物对人畜健康造成危害。禾谷镰孢菌致病机制复杂多样,在全球科学家努力下对禾谷镰孢菌有部分抗性的小麦QTL已有较多发掘,但是因为全面抗性有效防治手段仍然不足。

  本研究团队长期合作,前期鉴定禾谷镰孢菌fg3_54基因簇的代谢产物之一为线性非核糖体八肽镰孢菌素A,通过影响小麦细胞胞间连丝开闭与叶绿体分布等赋予禾谷镰孢菌菌丝以穿透相邻细胞壁的细胞到细胞(cell-to-cell)方式在小麦组织扩展侵染的能力(Jia et al., 2019)。在此基础上,本研究通过对fg3_54的代谢产物进一步分析,发现并鉴定了禾谷镰孢菌fg3_54基因簇的另一代谢产物镰孢菌素B,揭示了其生物合成特殊前体胍基乙酸单元的全新生物合成途径。同为线性非核糖体八肽的镰孢菌素B通过较少影响小麦细胞叶绿体分布的方式促进禾谷镰孢菌菌丝扩展,为一种新的毒力因子,可能与镰孢菌素A互相配合在导致小麦赤霉病发生时起作用。本研究对开发新的赤霉病生物防治方法提供基础。

  中国科学院上海有机化学研究所汤志军博士、唐昊雨博士和分子植物科学卓越创新中心王婉秋博士是本文共同第一作者, 唐威华研究员和刘文研究员为共同通讯作者。本研究成果获得了国家自然科学基金委、中科院先导等项目资助。

  原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c07770

禾谷镰孢菌新鉴定毒力因子镰孢菌素B通过不同于镰孢菌素A的机制促进禾谷镰孢菌菌丝在小麦组织中扩展